面向对象编程思想-享元模式

一、引言

在软件开发中，当我们需要重复使用某个对象时，如果重复使用new创建这个对象，内存就需要多次去申请内存空间，这样可能造成资源浪费甚至内存溢出等问题。。。下面请看我们我们今天学习的享元模式是如何解决这个问题的

二、享元模式的结构

借用下大话设计模式中的图，嘿嘿。。。

三、享元模式

定义：运用共享技术有效的支持大量细粒度的对象。享元模式可以避免大量非常相似类的开销。在程序设计中，有时需要生成大量细粒度的类实例来表示数据。如果能发现这些实例除了几个参数外基本上都是相同的，这时可以使用享元模式大幅度的减少需要实例化的类的数量。如果能把那些参数移到类实例的外面，在方法调用时将它们传递进来，就可以通过共享大幅度地减少单个实例的数目。

内部状态：在享元对象的内部并且不会随着环境改变而改变的共享部分

外部状态：随环境的改变而改变不可以共享的状态

介绍了享元模式的定义，下面先看一下它在.NET中的应用

            string a = "abc";
            string b = "abc";
            Console.WriteLine(ReferenceEquals(a,b));            

分析：a和b都指向常量池中的同一个字符串常量“abc”，这样设计避免了在创建N多相同对象所产生的不必要的大量的资源消耗。

String对象是不可变的，字符串一经创建便不能更改。不可变意味着操作或访问字符串时不会发生线程同步的问题。CLR可通过一个String对象共享多个完全一致的String内容。这样就能减少系统中字符串的数量，从而节约内存，也称作“字符串留用”。

下面看一下电脑上下围棋的demo：

    //抽象享元类 提供具体享元类具有的方法
    abstract class Flyweight
    {
        public abstract void Operation(int extrinsicstate);
    }
    //具体的享元类对象 （我们不是把每个棋子设计成单独的类了，而是把共享的颜色作为享元对象的内部状态）
    class ConcreteFlyweight:Flyweight
    {
        //内部状态
        private string intrinsicstate;
        public ConcreteFlyweight(string innerState)
        {
            this.intrinsicstate = innerState;
        }
       /// <summary>
       /// 享元类实例方法
       /// </summary>
       /// <param name="extrinsicstate">外部状态</param>
        public override void Operation(int extrinsicstate)
        {
            Console.WriteLine("具体实现类intrinsicstate：{0}，extrinsicstate：{1}", intrinsicstate, extrinsicstate);
        }
    }
    class FlyweightFactory
    {
        public Hashtable hasFactory = new Hashtable();

        public Flyweight GetFlyweight(string key)
        {
            if (!hasFactory.Contains(key))
            {
                hasFactory.Add(key, new ConcreteFlyweight(key));
            }
            return (Flyweight)hasFactory[key];
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //定义外部状态 如棋子的位置坐标
            int extrinsicstate = 10;
            //初始化工厂
            FlyweightFactory flyweightFactory = new FlyweightFactory();
            flyweightFactory.GetFlyweight("白棋").Operation(--extrinsicstate);

            flyweightFactory.GetFlyweight("黑棋").Operation(--extrinsicstate);

            flyweightFactory.GetFlyweight("白棋").Operation(--extrinsicstate);

            Console.Read();
        }
    }

分析：围棋有黑白两个颜色，这个通常是不会变的，所以颜色应该是棋子的内部状态。对弈时各个棋子之间的差别主要是位置不同，所以方位坐标应该是棋子的外部状态

围棋有361个空位可以放棋子，常规的面向对象方式编程，一盘棋要产生2、3百个对象，一台服务器很难支持更多的玩家玩围棋游戏了，毕竟内存空间是有限的，如果用享元模式来处理棋子，将棋子对象减少到只有两个实例，将可以节约大量的不必要资源消耗

优点：降低系统中对象的数量，从而降低系统中细粒度对象给内存带来的压力

缺点：

1.为了使对象可以共享，需要将一些状态外部化，使得程序复杂化

2.享元模式将享元对象的状态外部化，而读取外部状态使得运行时间稍微变长

使用场景：

1.系统中有大量对象，这些对象耗费大量内存

2.这些对象中的状态大部分都可以被外部化

3.这些对象可以按照内部状态分成很多的组，当把外部对象从对象中剔除时，这些对象可以仅用一个对象代替

4.系统不依赖于这些对象的身份，这些对象是不可分辨的

关于享元模式的学习就到此结束了，希望能够帮到你，若有不足，欢迎斧正，感谢您的阅读。